半导体处理用的热处理装置的制作方法

专利名称：半导体处理用的热处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在半导体晶片等被处理基板上形成膜的半导体处理用热处理装置。所谓半导体处理是，表示通过在半导体晶片或LCD (液 晶显示器)那样的FPD (平板显示器)用的玻璃基板等被处理基板上， 按规定的图形形成半导体层、绝缘层、导电层等，从而在该被处理基 板上实施制造半导体器件或包含与半导体器件连接的线路、电极等的 结构物的各种处理。
背景技术：
在半导体制造装置中有立式炉或卧式炉等的分批式热处理装置。 其中的立式热处理装置(立式炉)为将保持有多枚被处理基板的晶舟 搬入立式的反应管中，进行热处理的装置。作为利用这种热处理装置 进行的热处理的一个例子，可举出在减压下用CVD处理进行的成膜处理。在进行减压CVD的情况下，在现有技术中，实行从反应管的下部 供给成膜气体，从反应管的上部进行排气的方法。但是，利用这种方 法，由于反应管内上部的气体浓度变低，在垂直方向上的被处理基板 间的膜厚的不规则变大。因此，为了提高被处理基板间的膜厚(反应 管内的垂直方向上的成膜气体分解量)的均匀性，在上下将反应管内 的处理区域分割为多个区(zone),并且，与各个区对应，对加热器也 进行分割。由此，独立地进行区控制，使反应管内具有温度梯度。然而，在最近的处理中，有要求消除被处理基板间的温度梯度或 者尽量将其减小的情况。作为这种处理可举出形成配置在半导体器件 的某一部分上的氮化硅膜(SiN膜)的处理。在进行SiN膜的成膜的CVD处理中，将例如SiH2Cl2 (二氯硅烷) 气体和NH3 (氨)气供给反应管内。在这种情况下，为了减小反应管 内处理气体的浓度分布的不规则，如专利文献1所述，已知在反应管
内的气体喷嘴上形成多个孔，从各个孔供给处理气体的技术(参照日本特开2004—260204 ((0014)，图2)。但是，在这种情况下，为了减 小从气体喷嘴孔供给的处理气体在垂直方向上的压力(流量)梯度， 必需提高气体喷嘴内部的气体压力。另外，在这种情况下，由于孔的 开口直径变为例如lmm以下，非常小，在被处理基板的热处理中，由 处理气体反应所生成的生成物堆积在孔的开口边缘上，容易使孔径变 化。当孔间的气体流量的均匀性被破坏时，在被处理基板间进行均匀 性高的成膜处理是困难的。另外，处理气体的压力使堆积在孔上的生 成物从气体喷嘴脱落，成为颗粒污染的原因，因此，必需频繁地进行 清洁。另一方面，例如，通过增大气体喷嘴孔的开口直径，气体流速变 慢，有气体流速的不规则变小的可能性。但是，因此，有必要使气体 喷嘴的管径变粗，减小气体喷嘴内的垂直方向上的压力梯度(降低压 力)。结果，反应管和被处理基板之间的间隙扩大，膜厚的面内均匀性 变差。在日本特开2003 — 203871 ((0010)，图12)中，为了解决这个问 题，说明了使设置气体喷嘴的反应管的壁面部分地向外侧鼓起，减小 反应管的内壁和被处理基板之间的间隙的技术。但是，由于反应管的 内壁和被处理基板的外周的距离不一定，膜厚的面内均匀性恶化。另 外，由于反应管的耐压性降低，有必要使反应管为两层。在这种情况 下，反应管内的清洁时间变长，并且，装置尺寸变大。也知道在反应管内配置多根高度不同的气体供给管，减小处理气 体的浓度不均匀的技术。但是，因为需要5根以上的气体供给管，所 以处理气体的供给设备变大。在日本特开2000—299287 ((0023)，图15)中说明了以在反应管 的外侧设置通路形成部件，经由该通路形成部件将气体供给反应管内 的方式构成的热处理装置。但是，在少的气体流量(通常的热处理中 用的程度的量)下，产生在各隙缝(slit)内的气体流量梯度。又由于 反应管和被处理基板之间的间隙不一定，膜厚的面内均匀性恶化。在日本特开平8—186081 ((0044)，图11)中说明了在与气体供 给区域相对的部位上，设置排气口，形成横向的气体流的热处理装置。
但是，由于作为排气口，使反应管的侧壁向外侧鼓起，膜厚的面内均 匀性也恶化。发明内容本发明的目的是提供一种减小反应管的内壁和被处理基板之间的 间隙，能够提高膜厚的面内均匀性的半导体处理用的热处理装置。本发明的另一个目的是提供一种设置作业和维修容易的半导体处 理用的热处理装置。本发明的第一观点是一种半导体处理用的热处理装置，其特征在 于，包括反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行 容纳的处理区域；在上述处理区域内支承上述被处理基板的支承部 件；排出上述处理区域内的气体的排气系统；加热上述处理区域内 的上述被处理基板的加热器； 一体地附设在上述反应管的壁的外侧、 并沿上下方向延伸的气体供给管路；形成在上述反应管的上述壁上， 并且与上述气体供给管路连通的气体放出开口；和与上述气体供给 管路的底部连接，经由上述气体供给管路和上述气体放出开口，将 处理气体供给上述处理区域的气体供给系统。上述反应管在底部具 有搬入搬出上述支承部件的搬送口，并且具有包围上述搬送口并与 上述反应管一体地形成的凸缘，上述凸缘配置成与开闭上述搬送口 的盖体接合，上述气体供给管路的底部由上述凸缘的上表面限定， 在上述凸缘内形成将来自上述气体供给系统的上述处理气体导入上 述气体供给管路中的气体流路。本发明的第二观点是一种半导体处理用的热处理装置，其特征在 于，包括反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行 容纳的处理区域；在上述处理区域内支承上述被处理基板的支承部 件；排出上述处理区域内的气体的排气系统；加热上述处理区域内 的上述被处理基板的加热器； 一体地附设在上述反应管的壁的外侧， 并在覆盖上述处理区域的范围内沿上下方向延伸的气体供给管路； 在上述反应管的上述壁的侧部上形成，在覆盖上述处理区域的范围 内沿上下方向排列，并且与上述气体供给管路连通的多个气体喷出 孔；和与上述气体供给管路的底部连接，经由上述气体供给管路和 上述多个气体喷出孔，将处理气体供给上述处理区域的气体供给系 统。本发明的第三观点是一种半导体处理用的热处理装置，其特征在 于，包括反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行 容纳的处理区域；在所述处理区域内支承所述被处理基板的支承部件；排出所述处理区域内的气体的排气系统；加热所述处理区域内 的所述被处理基板的加热器； 一体地附设在所述反应管的壁的外侧、 从所述反应管的底部延伸至顶部的气体供给管路；在所述反应管的 所述壁的顶部上形成，并且与所述气体供给管路连通的气体喷出孔； 和与所述气体供给管路的底部连接，经由所述气体供给管路和所述 气体喷出孔，将处理气体供给所述处理区域的气体供给系统。本发明的其他目的和优点在下面的说明中给出，并将部分地从说明中了解，或通过本发明的具体实施进行学习。本发明的目的和优点 可通过本发明的具体实施进行学习。本发明的目的和优点可通过以后 的具体实施方式
和说明内容实现和得到。


包括在说明书中和构成说明书的一部分的附图表示本发明的实施方式，它与以上给出的一般说明和以下给出的实施方式的详细说明一 起，用于说明本发明的原理。图1为表示本发明的第一实施方式的半导体处理用的热处理装置的全体结构的纵截面侧视图；图2为表示图1的热处理装置的反应管和气体供给管路的部分切断的立体图；图3为表示图1的热处理装置的反应管和气体供给管路的横截平面图；图4为表示图1的热处理装置的气体供给管路的底部和反应管的凸缘(flange)的关系的纵截面侧视图；图5A、 B为表示反应管内的处理气体分布的说明图；图6为表示本发明的第二实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图7为表示图6的热处理装置的反应管和气体供给管路的部分切断立体图；图8为表示本发明的第三实施方式的半导体处理用的热处理装置的全体结构的纵截面侧视图；图9为表示图8的热处理装置的反应管和气体供给管路的部分切 断的立体图；图IO为表示本发明的第四实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图；图11为表示图10的热处理装置的反应管和气体供给管路的部分 切断的立体图；图12为表示图10的热处理装置的反应管和气体供给管路的横断 平面图；图13为表示图10的热处理装置的处理气体的分支路的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。在以下的说明中，对 于具有大致相同的功能和结构的构成零件，用相同的符号表示，只在 必要的情况下进行重复说明。 (第一实施方式)图1为表示本发明的第一实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图。该热处理装置1由耐热性绝缘性材料、 例如石英制成，具有截面形状为圆状，作成圆筒形的反应管3。在反应 管3的内部具有容纳以一定间隔层叠的多个半导体晶片W的处理区域 3A。反应管3在基端侧(下端侧)具有作为搬送口发挥作用的开口部 41，在开口部41的周边部上形成与反应管3—体的凸缘(flange) 42。 通过凸缘42和利用晶舟升降机(图中没有示出)进行升降的盖体43 的接合，可以密封开口部41。反应管3利用由例如绝热材料制成的筒状罩21包围，沿着筒状罩 21的内壁面，在圆周方向配置多个加热器22。加热器22在上下分成 多个部分，在这个例子中，为了方便分成三个部分，通过独立地对各 个加热器22进行温度控制，能够将反应管3内的处理区域3A分成多
个区，进行温度控制。作为加热器22，能够使用在陶瓷中封闭通过编 入多个例如高纯度的碳纤维束而形成的碳丝加热器的加热器。但加热器22不限于此，例如使用铁一铬一镍合金等的金属体也可以。在盖体43上配置作为呈架状保持多枚、例如100枚晶片W的保 持工具的晶舟45。利用盖体43的升降可相对于反应管3搬入和搬出晶 舟45。在晶舟45的下部，贯通绝热部件46和盖体43，配置旋转轴44。 旋转轴44由作为安装在晶舟升降机(图中没有示出)上的驱动部的电 动机M进行旋转。因此，晶舟45通过电动机M的旋转与旋转轴44 一起旋转。在反应管3基端侧的开口部41的侧面上形成排出反应管3内的气 体用的排气口 5。可为反应管3内进行减压的例如真空泵等排气单元 51,经由具有由例如蝶形阀构成的压力调整部52的排气管53，与排气 口 5连接。此外，在这个例子中，排气口 5形成在反应管3的基端侧， 但形成在前端侧(上端侧)也可以，在哪一端侧(一端)都可以。作为将气体供给反应管3内用的气体供给路的气体供给管路60由 相同的耐热性绝热性材料、例如石英构成， 一体地配置在反应管3的 外壁上。气体供给管路60作成扁平的纵向长的箱状体，在覆盖处理区 域3A的范围内，沿着反应管3的侧壁外面，在长度方向延伸。图2和 图3为表示热处理装置1的反应管3和气体供给管路60的部分切断立 体图和横截平面图。如图2所示，气体供给管路60由大致长方体形状 的纵长部分62和以下部区域从纵长部分62的下端扩宽的方式形成的 扩大部分(总管部分)63构成。气体供给管路60的一面开口，其开口 边缘和反应管3的外面熔接、即焊接。因此，与气体供给管路60的内 侧对应的反应管3的壁部分兼作气体供给管路60的壁。另外，气体供 给管路60的底部由反应管3的底部的凸缘42限定。在反应管3的侧壁上，与气体供给管路60的纵长部分62对应， 在上下方向排列配置形成连通气体供给管路60和处理区域3A的多个 气体喷出孔61。气体喷出孔61，例如直径为10mm，在覆盖处理区域 3A的范围内，以大致一定的间隔，在多个地方、例如10个地方形成。 换句话说，形成气体喷出孔61，使得在反应管3内保持晶片W的处理 区域3A整体上，能够在抑制气体流量的不均匀的状态下进行供给。另
外，在这个例子中，纵向配置1列气体喷出孔61，但配置多列、例如 2列也可以。图4为表示气体供给管路60的底部和反应管3的凸缘42的关系 的纵截面侧视图。如图4所示，在凸缘42内，在圆周方向形成例如7 个气体流路73，在凸缘42的根部位上，各气体流路73的前端侧，通 过气体导入口 64与扩大部分63内连接。7根气体供给管65分别与气 体流路73的基端侧连接，使得与气体导入口 64连通。更详细地说， 例如，从外部将气体供给管65的前端部插入气体流路73内，气密地 密封气体供给管65和设在凸缘42的外端面上的口。在这个说明书中， 将凸缘42内的气体流通部位称为气体流路73。在这个结构中，凸缘 42内的气体供给管65构成气体流路73的一部分。7根气体供给管65分别与互相不同的气体供给源连接，可进行多 种成膜处理或清洁处理。例如， 一根通过阀70A和流量调整部71A， 与SiH2Cl2 (二氯硅烷)气体源72A连接；另一根通过阀70B和流量调 整部71B，与NH3 (氨)气源72B连接；再一根与例如清洁气体源(图 中没有示出)连接。SiH2Cl2 (二氯硅烷)气体源72A和NH3气源72B 构成气体源72。其次，就使用上述热处理装置1的热处理方法的一个例子，就在 硅晶片(以下称为"晶片W")的表面上，利用CVD法形成SiN膜的 情况进行说明。首先，将例如100枚晶片W保持在晶舟45上，利用晶舟升降机 (图中没有示出)，搬入反应管3内。然后，使盖体43上升，密闭反 应管3，利用排气单元51，将反应管3内减压至例如27Pa (0.2Torr)， 并且，利用加热器22将反应管3内升温至预先设定的处理温度、例如 650°C。其次，打开阀70A、 70B，从气体源72A、 72B分别供给作为 处理气体的SiH2Cl2气体和NH3气。这样，可通过气体供给管65和凸 缘42内的气体流路73，将这些处理气体从凸缘42的上面的气体导入 口 64导入气体供给管路60的扩大部分63。这些处理气体经由扩大部分63，在被加热的同时在纵长部分62 内上升。这时，这些处理气体从气体喷出孔61流入反应管3内，如卜. 所述，供给利用电动机M旋转的晶舟45上的各个晶片W。在晶片W的表面上，上述处理气体反应，形成SiN膜。另外，未反应的处理气 体或包含副生成物的气体，从反应管3下部的排气口 5，利用排气单元 51排出。上述的处理气体被例如N2气体稀释，为了方便省略相关的说 明。根据上述实施方式，在反应管3的外侧配置气体供给管路60。因 此，能够减小反应管3和晶片W之间的间隙，能够对晶W进行面内 均匀性高的热处理。另外，因为气体供给管路60配置在反应管3的外 部，能够不扩大反应管3和晶片W之间的间隙，就增大气体供给管路 60的容积。因此，气体供给管路60内的处理气体的压力减小，上下方 向的压力梯度减小。结果，能够不增大从各气体喷出孔61供给反应管 3内的处理气体的流量的不均匀，而增大气体喷出孔61的开口直径。 在这种情况下，能够减小由于处理气体的反应生成物堆积在气体喷出 孔61的开口部而造成的处理气体的流量随时间的变化(气体喷出孔61 的开口直径减小的比例)，能够长时间稳定地进行热处理。与此同时， 成为处理气体的反应生成物(Si3N4或NH4Cl等)难以析出的低压力气 氛，气体供给管路60内或气体喷出孔61的生成物堆积变少。因此， 能够抑制颗粒的产生。在使用上述的气体供给管路60的情况和使用先前的气体喷嘴(喷 射器)的情况下，供给反应管3内的处理气体流量(流速)的不均匀 产生以下的差。即如上所述，在先前的气体喷嘴的情况下，当缓和 上下方向的压力梯度时，必需减小气体喷出孔61的口径、例如小于 lmm。在这种情况下，在气体喷出孔61存在的部位和不存在的部位之 间，流速的不均匀加剧。因此，必需与各晶片W对应，设置气体喷出 孔61，气体喷出孔61的数目变多。与此相对，在气体供给管路60的情况下，如图5A所示，能够增 大气体喷出孔61的开口直径、例如10mm。因此，流速的凹凸变平稳， 能够减少气体喷出孔61的数目，气体喷出孔61的形成容易。另外， 为了可进一步确保上下方向的气体流量的均匀性，优选，越是上段， 气体喷出孔61的口径越大，这样，即使是微妙的加工也可容易地进行。另外，气体供给管路60的水平方向的截面积比气体流路73的截 面积大，特别是气体导入口64开口的下部作为扩大部分(总管部分)
63形成。因此，供给气体供给管路60内的处理气体的压力比气体流路73内的压力低。在这种情况下，处理气体难以向气体流路73逆流，处 理气体的反应物附着在气体流路73或气体供给管65的管壁上的量减 少。因为这点，能够抑制颗粒的产生。又，气体供给管路60—体地配置在反应管3的侧壁外面。在这个 例子中，气体供给管路60从凸缘42立起，处理气体从凸缘42内的气 体流路73导入气体供给管路60。在这种情况下，通过设置反应管3， 从外部在气体流路73上设置管路，能够组装气体供给系统。因此，热 处理装置1的设置作业或维修作业容易。另外，能够总括地清洁反应 管3内和气体供给管路60内，清洁作业也容易。另外，在反应管3的 外面熔敷箱形的石英部件，气体供给管路60的形成作业也简单。热处理装置1不限于SiN膜的形成时使用，在例如多晶硅膜或掺 杂p型、n型的杂质的掺杂膜、例如掺杂磷的多晶硅膜的成膜中使用也 可以。在掺杂膜的情况下，对于例如硅烷气体来说，从反应管3的底 部供给反应管3内，对于磷化氢气体来说，利用气体供给管路60能够 进行气体的供给，能够在晶片W的面内和晶片W之间，提高掾杂量 的均匀性。(第二实施方式)图6为表示本发明的第二实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图。图7为表示图6的热处理装置的反应管 和气体供给管路的部分切断立体图。在这个热处理装置IX中，气体供 给管路60或气体喷出孔61与第一实施方式的热处理装置1结构相同。 但是，在气体供给管路60内的最上段的气体喷出孔61的上方，在比 处理区域3X还靠上的上侧形成与反应管3内连通的均压化孔66。均 匀化孔66以将处理气体供给在反应管3内比保持晶片W的处理区域 还靠上的上方的方式形成。均压化孔66具有比各气体喷出孔61大的 开口面积，如图7所示，作成大致长方形，纵向22mmX横向35mm左 右的大小。气体喷出孔61的直径形成为越在上侧越大。根据这种结构，处理气体的例如大约一半左右通过均压化孔66， 在反应管3内的晶片W的处理区域3A的上方流通，与从气体喷出孔 61在晶片W的处理区域3A中流通的剩余的处理气体一起排出。艮口，
从均压化孔66供给反应管3内的处理气体的流量与从各气体喷出孔61供给反应管3内的处理气体的流量相比，变得相当多。在这种情况下， 各气体喷出孔61从在气体供给管路60内向着上侧的均压化孔66流通 的处理气体接受的压力被均匀化。因此，不增大气体供给管路60内上 下方向上的处理气体的压力分布的不规则，能够将气体喷出孔61的开 口直径形成为比上述第一实施方式的气体喷出孔61的开口直径大、例 如15mm左右。如上所述，从气体喷出孔61供给反应管3内的处理气 体，在晶片W上引起反应，对成膜处理有帮助，而从均压化孔66供 给反应管3内的处理气体对成膜没有帮助，利用排气单元51从排气口 5排出。这样，由于气体供给管路60内的压力梯度变小，如图5B所示， 供给反应管3内的处理气体的浓度(流速)的分布变得更平稳。因此， 能够减少反应管3内对各晶片W的处理气体流量的不均匀。换句话说， 能够抑制处理气体流量的不均匀，并能够进一步减少气体喷出孔61的 数目。在这个例子中，将气体喷出孔61和均压化孔66纵向配置在1 列，与上述例子同样，也可以配置多列、例如2列。 (第三实施方式)图8为表示本发明的第三实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图。图9为表示图8的热处理装置的反应管 和气体供给管路的部分切断立体图。如图9所示，在这个热处理装置 1Y中，气体供给管路60从反应管3的底部延伸至顶部。在这种情况 下，通过个别地控制上下分割的例如三个加热器22，可使处理区域3A 下部的温度比上部的温度高，有必要在处理区域3A中，在上下方向形 成温度梯度。因此，作为热处理过程，可在即使晶片W之间的温度不 同，对成品率也没有影响的处理中使用。作为这种热处理过程的一个 例子，可举出利用TEOS蒸气和氧气，形成Si02膜的处理等。根据这样的实施方式，由于气体供给管路60和反应管3作成一体， 不使气体供给管与反应管3的上部连接即可，设置作业或维修作业容 易。另外，在这个例子中，在反应管3的顶部1个地方形成有气体喷 出孔61，在顶部多个地方、例如三个地方形成也可以。另外，在反应 管3的侧面的比晶片W的处理区域3A还靠上的上部形成气体喷出孔
61也可以。(第四实施方式)图IO为表示本发明的第四实施方式的半导体处理用的热处理装置 的全体结构的纵截面侧视图。图11为表示图10的热处理装置的反应管和气体供给管的部分切断立体图。图12为表示图10的热处理装置 的反应管和气体供给管路的横截平面图。在这个热处理装置1Z中，气 体供给管路60利用从其底部向上方延伸的隔壁67分割成第一管路部 分68A,第二管路部分68B和第三管路部分68C。更详细地说，长度 小的第三管路部分68C并排设在长度为中间的第二管路部分68B。第 三管路部分68C相邻的长度大的管路部分68A的上方侧向第二管路部 分68B和第三管路部分68C的上方侧扩大。在第一管路部分68A的上部，在圆周方向形成例如直径20mm的 二个气体喷出孔61。在第二管路部分68B和第三管路部分68C的各个 上部，在纵向并排形成多个例如直径10mm的气体喷出孔61。即在 各个管路部分68A 68C上形成的、沿反应管3的长度方向上的气体 输出孔61的位置形成为互不相同。从各个管路部分68A 68C，将处 理气体供给沿长度方向把反应管3内的处理区域3A三分割后的上段， 中段和下段的各个区。换句话说，管路部分68A 68C的气体喷出孔 61的各组与利用三个加热器22个别地进行温度控制的处理区域3A的 三个区对应地配置。图13为表示热处理装置1Z的处理气体的分支路的说明图。将处 理气体独立地供给各管路部分68A 68C，这里，作为一个例子，表示 在各管路部分68A 68C上分配供给三系统的气体管路的情况。如图 13所示，从三个气体供给源74、 75和76分别伸出的气体供给路77、 78和79，在任何一个气体供给路77、 78和79上都分支为三根。各分 支路(77A 77C、 78A 78C和79A 79C)通过包含阀和流量调整部 等的气体供给控制系统80与气体导入口 64连接。在这个实施方式中，将气体供给管60内分割为三个管路部分 68A 68C，将这些气体喷出孔61的组与上下分割处理区域3A后的区 对应。另外，可独立地对分别供给管路部分68A 68C的处理气体的 流量进行流量控制。因此，根据这个实施方式，除了第一实施方式的
效果外，还可得到在反应管3的长度方向(上下方向)上的处理气体 流量调整的自由度变大的效果。因此，能够容易实现处理气体的浓度 分布均匀化。在达到晶片W的面内处理均匀性方面，为有效的结构。气体供给管路60内的分割数为2分割或4分割以上也可以。
另外，这个热处理装置1Z与第三实施方式同样，能够在从晶片W 的处理区域的上方侧供给处理气体的热处理中使用。在这种情况下， 在晶舟45的上部侧，在从第一管路部分68A的气体喷出孔61供给的 处理气体喷射的位置保持例如测试晶片等也可以。即，使得从第一管 路部分68A的气体喷出孔61向反应管3内供给处理气体的位置变为处 理区域3A的上侧。在这种方法中，不将处理气体供给第二管路部分 68B和第三管路部分68C。因此，根据第四实施方式，存在能够具备两 个处理气体供给模式的优点。(第1 第四实施方式中的共同事项) 在上述实施方式中，沿着反应管的侧壁外面，将气体供给管与该 侧壁设置成一体，在反应管的上述壁上形成与气体供给管路连通的气 体放出开口。因此，能够减小反应管的内壁和被处理基板间的间隙， 对提高被处理基板的热处理的面内均匀性、例如膜厚、n型或p型杂质 的掺杂量等的面内均匀性有帮助。另外，由于气体供给管路配置在反 应管的外部，气体供给管路的容积对反应管内壁和被处理基板之间的 间隙没有影响。因此，能够增大气体供给管路的容积，能够降低气体 供给管路内的气体压力。在这种情况下，可以确保在各气体喷出孔之 间均匀的流速分布，并能够增大气体喷出孔的孔径。结果，即使由处 理气体的成分产生的反应生成物多少附着在气体喷出孔上，如上所述 的喷射器的情况那样，由于几乎没有对处理气体流量造成影响，因此 能够长期地供给稳定流量的气体。
另外，因为将气体供给管路一体地设在反应管的侧壁外面上，也 可通过设置反应管，进行气体供给管路的设置。因此，不需要将气体 供给管路安装在反应管上或将其取下的作业，装置的设置作业或维修 作业容易。
在上述实施方式中，作为热处理，例示了形成SiN膜的处理。不 限于此，本发明在多晶硅膜、非晶硅膜、Si02膜等其他成膜处理中也
能够使用。另外，本发明在氧化、扩散、改性、退火等其他热处理中 也可以使用。被处理基板除了是半导体晶片以外，也可以是玻璃基板、 LCD基板、陶瓷基板。技术经验丰富的人容易知道其他的优点和改进。因此，广义来说， 本发明不局限于这里所述的具体细节和有代表性的实施方式。因此， 在不偏离由所附权利要求书及其等价文件确定的本发明的一般概念的 理念或范围的条件下，可作各种改进。
权利要求
1、一种半导体处理用的热处理装置，其特征在于，包括反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行容纳的处理区域；在所述处理区域内支承所述被处理基板的支承部件；排出所述处理区域内的气体的排气系统；加热所述处理区域内的所述被处理基板的加热器；一体地附设在所述反应管的壁的外侧、并沿上下方向延伸的气体供给管路；形成在所述反应管的所述壁上，并且与所述气体供给管路连通的气体放出开口；和与所述气体供给管路的底部连接，经由所述气体供给管路和所述气体放出开口，将处理气体供给所述处理区域的气体供给系统，所述反应管在底部具有搬入搬出所述支承部件的搬送口，并且具有包围所述搬送口与所述反应管一体地形成的凸缘，所述凸缘配置成与开闭所述搬送口的盖体接合，所述气体供给管路的底部由所述凸缘的上表面限定，在所述凸缘内形成将来自所述气体供给系统的所述处理气体导入所述气体供给管路中的气体流路。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述气体供给管路利用熔接与所述反应管的外侧连接，所述反 应管的所述壁的一部分兼作所述气体供给管路的壁。
3、 如权利要求2所述的装置，其特征在于所述反应管和所述气体供给管路由相同的耐热性绝缘性材料制成。
4、 如权利要求3所述的装置，其特征在于 所述耐热性绝缘性材料为石英。
5、 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述气体供给管路具有底部的总管部分和从所述总管部分向上 方延伸的纵长部分，所述气体流路具有与不同的处理气体对应的多 个气体流路，这些与所述总管部分连接。
6、 如权利要求5所述的装置，其特征在于 所述总管部分比所述纵长部分还宽。
7、 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述气体供给管路在覆盖所述处理区域的范围内在上下方向延 伸，所述气体放出开口，在所述反应管的所述壁的侧部上，在覆盖 所述处理区域的范围内，具有沿上下方向排列的多个气体喷出孔。
8、 如权利要求7所述的装置，其特征在于所述气体放出开口还具有配置在比所述处理区域还靠上侧的位 置上的均压化孔，所述均压化孔的开口面积比所述多个气体喷出孔 的各自的开口面积大。
9、 如权利要求7所述的装置，其特征在于所述气体供给管路内被从所述气体供给管路的底部向上方延伸 的分隔壁分割为多个管路部分，所述多个管路部分在不同高度的位 置上具有气体喷出孔，所述气体流路具有将共同的处理气体个别地 供给所述多个管路部分的多个气体流路。
10、 如权利要求9所述的装置，其特征在于所述加热器具有配置在所述反应管的周围并个别地进行控制的 多个加热器，以便分别加热配置在所述处理区域上下的多个区，所 述多个管路部分在与所述多个区的各个对应的位置上具有气体喷出 孔。
11、 如权利要求l所述的装置，其特征在于 所述气体供给管路从所述反应管的底部延伸至顶部，所述气体 放出开口具有在所述反应管的所述壁的顶部形成的气体喷出孔。
12、 一种半导体处理用的热处理装置，其特征在于，包括 反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行容纳的处理区域；在所述处理区域内支承所述被处理基板的支承部件； 排出所述处理区域内的气体的排气系统； 加热所述处理区域内的所述被处理基板的加热器； 一体地附设在所述反应管的壁的外侧，并在覆盖所述处理区域的范围内沿上下方向延伸的气体供给管路；在所述反应管的所述壁的侧部上形成，在覆盖所述处理区域的范围内沿上下方向排列，并且与所述气体供给管路连通的多个气体喷出孔；禾口与所述气体供给管路的底部连接，经由所述气体供给管路和所 述多个气体喷出孔，将处理气体供给所述处理区域的气体供给系统。
13、 如权利要求12所述的装置，其特征在于 还包括均压化孔，所述均压化孔在比所述处理区域还靠上侧的位置上，在所述反应管的所述壁上形成，并且与所述气体供给管路 连通，所述均压化孔的开口面积比所述多个气体喷出孔各自的开口 面积还大。
14、 如权利要求12所述的装置，其特征在于 所述气体供给管路内被从所述气体供给管路的底部向上方延伸的分隔壁分割为多个管路部分，所述多个管路部分在不同高度的位 置上具有气体喷出孔，所述气体供给系统具有将共同的处理气体个 别地供给所述多个管路部分的多个气体流路。
15、 如权利要求14所述的装置，其特征在于 所述加热器具有配置在所述反应管的周围并个别地进行控制的 多个加热器，以便分别加热配置在所述处理区域上下的多个区，所 述多个管路部分在与所述多个区的各个对应的位置上具有气体喷出 孔。
16、 如权利要求12所述的装置，其特征在于所述气体供给管路利用熔接与所述反应管的外侧连接，所述反 应管的所述壁的一部分兼作所述气体供给管路的壁。
17、 如权利要求16所述的装置，其特征在于所述反应管和所述气体供给管路由相同的耐热性绝缘性材料制成。
18、 一种半导体处理用的热处理装置，其特征在于，包括 反应管，具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行容纳的处理区域；在所述处理区域内支承所述被处理基板的支承部件； 排出所述处理区域内的气体的排气系统； 加热所述处理区域内的所述被处理基板的加热器； 一体地附设在所述反应管的壁的外侧、从所述反应管的底部延伸至顶部的气体供给管路；在所述反应管的所述壁的顶部上形成，并且与所述气体供给管路连通的气体喷出孔；和与所述气体供给管路的底部连接，经由所述气体供给管路和所述气体喷出孔，将处理气体供给所述处理区域的气体供给系统。
19、 如权利要求18所述的装置，其特征在于 所述气体供给管路利用熔接与所述反应管的外侧连接，所述反应管的所述壁的一部分兼作所述气体供给管路的壁。
20、 如权利要求19所述的装置，其特征在于-所述反应管和所述气体供给管路由相同的耐热性绝缘性材料制 成。
全文摘要
本发明涉及一种半导体处理用的热处理装置，包括反应管，该反应管具有对以一定间隔层叠的多个被处理基板进行容纳的处理区域。气体供给管路一体地附设在上述反应管的壁的外侧上，在覆盖上述处理区域的范围内，沿上下方向延伸。在上述反应管的上述壁的侧部上形成多个气体喷出孔，该气体喷出孔在覆盖上述处理区域的范围内，沿上下方向排列，并且与上述气体供给管路连通。将处理气体供给上述处理区域的气体供给系统，经由上述气体供给管路和上述多个气体喷出孔与上述气体供给管路的底部连接。
文档编号H01L21/205GK101118841SQ20071014022
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年8月4日
发明者井上久司, 远藤笃史 申请人:东京毅力科创株式会社